14.3 热机的效率 课件-2025-2026学年人教版（2024）物理九年级全一册

第十四章　内能的利用 第3节　热机的效率 1 【主题与课时】 人教2025版物理九年级第十四章第3节，1课时 【学习目标】 1. 通过观看PPT以及结合生活经验，理解不同燃料的放热本领大小，建立热 值的概念。 2. 通过理解燃料的热值定义以及单位，知道热值公式并能进行简单计算，了 解常见燃料的热值。 3. 通过展示内燃机的能量去向，了解热机效率影响因素。 4. 通过对热机效率的理解，总结热机效率的计算方法。学会两种效率计 算方法。 【评价任务】 完成任务一——检测学习目标1 完成任务二——检测学习目标2 完成任务三——检测学习目标3 完成任务四——检测学习目标4 【资源与建议】 1. 从生活中体会不同燃料燃烧释放热的本领不同，建立热值的概念。 2. 本节重点是热机效率的计算，包括计算某种燃料完全燃烧放出的热量；在 学习过程中让学生总结出计算方法；对于计算公式的理解一定要深入。 3. 通过分析能量流程图，说出热机工作时燃料释放能量主要流向，难点是了 解热机效率的影响因素，建议总结说明提高热机效率的几种方法。 任务一：燃料的热值 自主学习：请默读教材P30－31的内容，结合日常生活经验，了解不同燃料 的放热本领。思考下面的问题： 【想一想】 1. 相同质量的不同燃料，放出的热量相同吗？ 不同 2. 不同燃料的放热本领如何表示？热值是怎么定义的？ 热值　某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比 评价1： 1. （1）1 kg的干木柴和10 kg的干木柴在同样燃烧时，放出的热量是否 相同？ （1）不同　 （2）相同条件下，1 kg干木柴和1 kg煤，哪一种燃料能烧开更多的水？ （2）煤 2. 质量为20 kg的无烟煤完全燃烧能放出 J的热量；若把这些无 烟煤用掉一半，剩余无烟煤的热值将 （选填“增大”“减小”或 “不变”）。（无烟煤的热值为3.4×107 J/kg） 6.8×108　 不变　 任务二：热值的计算 【想一想】 1. 找到焦炭和氢气的热值并说出它们的物理意义。 焦炭的热值为3.0×107 J/kg，氢气的热值为1.4×108 J/kg　每千克焦炭完全 燃烧所放出来的热量为3.0×107 J，每千克氢气完全燃烧所放出来的热量为 1.4×108 J。 2. 结合焦炭和氢气热值的物理意义，推理概括燃料完全燃烧放出热量的 公式。 Q＝mq（或Q＝Vq） 评价2： 1. 随着我国航天事业的发展，我国正在大力发展大功率的液氢发动机。这种 发动机用氢作为燃料，主要是因为氢有（　C　） A. 较小的密度 B. 较大的比热容 C. 较高的热值 D. 较低的沸点 C 2. 国家“西气东输”工程正源源不断地向山东输送清洁能源——天然气。 （1）天然气燃烧时，可以将 能转化为内能。 （2）已知天然气的热值为4.0×107 J/m3，则每输送100 m3的天然气，完全燃 烧后就相当于向该省输送了 J的能量。 化学　 4.0×109　 任务三：热机的效率 自主学习：出示尾气图片（在内燃机中）。 1. 燃料完全燃烧产生的能量能全部转化为内燃机的机械能吗？ 不能 2. 汽车工作时，汽油是否能够完全燃烧？ 不能 3. 汽油释放的能量都到哪里去了？ 做有用功、废气带走部分热量、机器吸收部分热量、克服机器摩擦做功 归纳总结：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的热量之比， 叫作 ⁠。 请默读教材P31－32“热机的效率”的内容，结合能流图类比机械效率的定 义及表示方法，思考。 热机的效率　 评价3： 回答以下问题： 1. 如图是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是（　B　） A. 25％ B. 35％ C. 40％ D. 75％ B 2. 关于热机效率，下列说法正确的是（　C　） A. 热机效率越高，即热机做的有用功越多 B. 热机效率越高，即热机的功率越大 C. 要提高热机效率，就要尽量减少各种能量损失，并且要保证良好的润滑 D. 提高热机效率，不利于环保减排 C 任务四：热机的效率计算 1. 根据热机效率的定义，你能总结出热机效率的公式吗？ η＝＝ 2. 燃料很难完全燃烧，放出的热量往往比按热值计算出的要小，而且有效利 用的热量又比放出的热量要小。因此利用内能加热物体时，燃料的利用率比 较低。燃烧器的效率怎么表示呢？ η＝＝ 拓展 1. 热值反映了燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、 质量、体积、是否完全燃烧均无关系。热值的单位：J/kg。不同燃料的热值 一般不同，不同燃料的热值有时相同。氢气的热值最大。气体的热值单位： J/m3。 2. 气体燃料与固液燃料的单位及公式不同。公式：Q＝mq（或Q＝Vq）。 评价4： 在一次某新型号的燃油汽车测试中，让汽车在一段平直的公路上匀速行驶 4.8 km，受到的阻力是3.0×103 N，消耗汽油1.2 kg（假设汽油完全燃 烧）。汽油的热值为q＝4×107 J/kg，求： （1）在测试中，汽车牵引力所做的功W； （1）因为汽车匀速行驶，在水平方向上受平衡力的作用， 所以F＝f＝3.0×103 N， 牵引力所做的功： W＝Fs＝3.0×103 N×4.8×103 m＝1.44×107 J。 （2）该型号汽车的热机效率η。 （2）汽油完全燃烧放出的热量： Q放＝mq＝1.2 kg×4×107 J/kg＝4.8×107 J， 热机效率：η＝＝＝30％。 A组：夯实基础 1. 实验表明：质量相等的不同燃料，完全燃烧所放出的热量一般是 ⁠ （选填“相同”或“不相同”）的。 2. 现代火箭用液态氢作为燃料，是因为它具有（　C　） A. 较大的比热容 B. 较低的沸点 C. 较大的热值 D. 较高的凝固点 不相 同　 C 3. 煤油的热值大于酒精的热值，下列说法中正确的是（　C　） A. 煤油比酒精含有的热量多 B. 燃烧相同质量的煤油和酒精，煤油放出的热量要多些 C. 完全燃烧相同质量的煤油和酒精，利用煤油刚好能烧开一壶水，那么利用酒精则不能烧开这壶水（热效率相同的条件下） D. 通风条件好，供氧越充足，两种燃料的热值就越大 C 4. 下列说法中正确的是（　B　） A. 燃料的热值越大，燃烧时放出的热量就越多 B. 燃料的热值越小，完全燃烧单位质量的该燃料放出的热量越少 C. 燃料的热值越小，放出相等的热量时，燃料用量越少 D. 燃料燃烧得越充分，其热值就越大 B 5. 要提高热机的效率，下列做法不可行的是（　C　） A. 尽量减少废气带走的热量 B. 尽量保持机械部件之间有良好的润滑 C. 尽量减少曲轴传递给飞轮的机械能 D. 尽量减少散热损失 C B组：拓展提高 6. 一个含0.6 kg无烟煤的蜂窝煤，能烧开20 kg的水，而0.6 kg的液化气可以 供普通人家一天做饭、烧开水、洗澡用水。这样看来不同的燃料的 ⁠ 不同。若q无烟煤＝3.4×107 J/kg，水的质量是20 kg，从20 ℃到烧开，那么利 用蜂窝煤烧水的效率是 。（一个标准大气压下） 热值　 32.9％　 解析：水吸收的热量：Q吸＝cm（t－t0）＝4.2×103 J/（kg·℃）×20 kg× （100 ℃－20 ℃）＝6.72×106 J，0.6 kg无烟煤完全燃烧放出的热量：Q放＝ m煤q＝0.6 kg×3.4×107 J/kg＝2.04×107 J，利用蜂窝煤烧水的效率：η＝ ＝≈32.9％。 1. 整理本节课的知识点。 2. 本节课存在的疑惑有哪些？ 参考答案 【学习过程】 任务一： 1. 不同 2. 热值　某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比 评价1： 1. （1）不同　（2）煤 2. 6.8×108　不变 任务二： 1. 焦炭的热值为3.0×107 J/kg，氢气的热值为1.4×108 J/kg　每千克焦炭完 全燃烧所放出来的热量为3.0×107 J，每千克氢气完全燃烧所放出来的热量 为1.4×108 J。 2. Q＝mq（或Q＝Vq） 评价2： 1. C2.（1）化学　（2）4.0×109 任务三： 1. 不能 2. 不能 3. 做有用功、废气带走部分热量、机器吸收部分热量、克服机器摩擦做功 归纳总结：热机的效率 评价3： 1. B　2.C 任务四： 1. η＝＝　2.η＝＝ 评价4： 解：（1）因为汽车匀速行驶，在水平方向上受平衡力的作用，所以 F＝f＝3.0×103 N， 牵引力所做的功：W＝Fs＝3.0×103 N×4.8×103 m＝1.44×107 J。 （2）汽油完全燃烧放出的热量： Q放＝mq＝1.2 kg×4×107 J/kg＝4.8×107 J， 热机效率：η＝＝＝30％。 【作业与检测】 1. 不相同 2. C 3.C 4.B 5.C 6. 热值 32.9％ 解析：水吸收的热量：Q吸＝cm（t－t0）＝4.2×103 J/（kg·℃）×20 kg× （100 ℃－20 ℃）＝6.72×106 J，0.6 kg无烟煤完全燃烧放出的热量：Q放＝ m煤q＝0.6 kg×3.4×107 J/kg＝2.04×107 J，利用蜂窝煤烧水的效率：η＝ ＝≈32.9％。 $$